粒子物理学

质子小于预期

光谱措施表明,迄今为止质子半径略小。

Maurice Mashaal.

质子的大小是多少?到目前为止,其半径所接受的价值为0.877羽毛仪,即877亿米米,不确定度为0.007羽毛仪(1%)。通过国际物理学家的国际合作进行的高精度光谱措施,其中包括来自巴黎的Kastler-Brossel实验室(ENS / UPMC / CNR)的研究人员将此值降低至0.8418羽毛仪,近0.0007羽毛仪(0.1%)。

“质子尺寸”是表示该颗粒的电负荷分布的平均范围的快捷方式,该粒子组成为大多数三种夸克,这是质子。如何衡量这个大小?第一方法在颗粒的加速器中引发,电子和质子之间的碰撞。通过质子的电子扩散的分析提供了半径的值(实际上,载流子充电半径的平均值)。但是,精确不超过2%。另一种方法包括通过光谱学测量氢原子的两个良好选择的电子水平之间的能隙:电子,点粒子,围绕质子演变,并且后者的延伸特征略微影响电子的能级。基于这种光谱测量和计算的量子电动动力学,即采用了0.877羽毛仪的值。

为了获得精确度,提出了一个提出的想法,自20世纪70年代以来使用多余的氢气,即氢原子,其中电子被μ子,类似的颗粒更换,但较重200倍,并且不稳定(约2微秒后μ崩解)。兴趣是,与电子相比,μ然后在近200倍的轨道上发展,该轨道约为核,这使其对质子的尺寸更敏感的能量更敏感。

然而,对多元氢氢的光谱精度措施是最近可实现的技术性能。通过用Paul Scherrer Institute,Switzerland的加速器产生的MuOn梁轰炸分子氢来产生多余的氢原子。为了测量所选择的两个原子水平之间的能隙,物理学家在具有可调节波长的特殊设计的红外激光器的红外脉冲中送的物理学家。在原子水平的μs的激发过程中,吸收的不同波长的分析使得可以推断出型质子的充电半径。

这些新措施构成了问题:如何解释到目前为止所接受的价值与新闻之间的差异,知道这种差异不能是由于实验性的不精确合作的物理学家见两种可能性:一个必须推动量子电动力学的效果的计算,必须校正“rydberg常数”的值,目前以最精度所知的物理常数。用多余氦气设想的实验(由由两个质子和两个中子组成的核心所取代的质子)将阐明这个问题?

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